KR20160131748A - Device for manufacturing membrane-electrode assembly of fuel cell - Google Patents

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KR20160131748A
KR20160131748A KR1020150064757A KR20150064757A KR20160131748A KR 20160131748 A KR20160131748 A KR 20160131748A KR 1020150064757 A KR1020150064757 A KR 1020150064757A KR 20150064757 A KR20150064757 A KR 20150064757A KR 20160131748 A KR20160131748 A KR 20160131748A
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이선호
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Abstract

Disclosed is a device for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell. The device for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell may comprise: i) a first sub gasket feeding part which unwinds a first sub gasket sheet wound in a roll form, and feeds the first sub gasket sheet to a transfer line; ii) an electrode membrane loading part which loads an electrode membrane sheet, in which electrode catalyst layers are formed on both surfaces of an electrolyte membrane, in an electrode window provided in the first sub gasket sheet; iii) a second sub gasket feeding part which unwinds a second sub gasket sheet wound in a roll form, and feeds the second sub gasket sheet toward the electrode membrane sheet; iv) a provisional bonding part which is disposed outside bonding targets being transferred along the transfer line with the electrode membrane sheet placed between the electrode window of the sub gasket sheet and an electrode window provided in the second sub gasket sheet, and provisionally bonds edge parts of the electrolyte membrane of the electrode membrane sheet and the first and second sub gasket sheets together; and v) an MEA bonding part which bonds the first sub gasket sheet, the electrode membrane sheet, and the second sub gasket sheet together by passing the first sub gasket sheet, the electrode membrane sheet, and the second sub gasket sheet provisionally bonded together by the provisional bonding part between a pair of hot rollers.

Description

연료전지의 막-전극 어셈블리 제조 장치 {DEVICE FOR MANUFACTURING MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY OF FUEL CELL}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a membrane-electrode assembly manufacturing apparatus for a fuel cell,

본 발명의 실시예는 연료전지 스택 부품 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지의 막-전극 어셈블리(MEA: Membrane-Electrode Assembly)를 제조하는 막-전극 어셈블리 제조장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a fuel cell stack component manufacturing system, and more particularly, to a membrane-electrode assembly manufacturing apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly (MEA) of a fuel cell.

알려진 바와 같이, 연료전지(Fuel Cell)는 수소와 산소의 전기 화학적인 반응에 의하여 전기를 생산한다. 이러한 연료전지는 별도의 충전 과정 없이도 외부에서 화학 반응물을 공급받아 지속적인 발전이 가능하다는 특징이 있다.As is known, a fuel cell produces electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. Such a fuel cell is characterized in that it can continuously generate electricity by supplying chemical reactants from the outside without a separate charging process.

연료전지는 막-전극 어셈블리(MEA: Membrane-Electrode Assembly)를 사이에 두고 이의 양측에 세퍼레이터(분리판 또는 바이폴라 플레이트)를 배치하여 구성될 수 있다. 이러한 연료전지는 다수 매로서 연속적으로 배열되며 연료전지 스택으로 구성될 수 있다.The fuel cell can be constructed by disposing a separator (separator or bipolar plate) on both sides of a membrane-electrode assembly (MEA) therebetween. These fuel cells may be arranged continuously as a plurality of units and may be constituted by a fuel cell stack.

도 1에서와 같이 연료전지의 핵심부품인 일 예에 따른 막-전극 어셈블리(1)는 수소이온이 이동하는 전해질막(3)(membrane)을 중심으로 이의 양쪽에 전극 촉매층(5)(electrode)으로서의 수소극과 공기극을 형성한다. 그리고 막-전극 어셈블리(1)는 전극 촉매층(5) 및 전해질막(3)을 보호하고, 연료전지의 조립성을 확보하기 위한 서브 가스켓(7)을 구비하고 있다.As shown in FIG. 1, a membrane-electrode assembly 1 according to an embodiment, which is a core component of a fuel cell, includes an electrode catalyst layer 5 on both sides of an electrolyte membrane 3 on which hydrogen ions migrate, The air electrode and the air electrode are formed. The membrane-electrode assembly 1 is provided with a sub gasket 7 for protecting the electrode catalyst layer 5 and the electrolyte membrane 3 and securing the assemblability of the fuel cell.

상기와 같은 막-전극 어셈블리(1)의 제조 과정은 전해질막(3)의 양면에 전극 촉매층(5)이 전사된 전극막 시트(6)를 제조하고, 롤 형태로 감긴 서브 가스켓(7)을 풀어 전극막 시트(6)의 양면으로 위치시킨 상태에서, 이들을 핫 롤러 사이로 통과시키며 전극막 시트(6)의 가장자리와 서브 가스켓(7)을 접합한 막-전극 어셈블리 시트를 제조한다.The process of manufacturing the membrane-electrode assembly 1 includes the steps of preparing the electrode membrane sheet 6 onto which the electrode catalyst layer 5 is transferred on both sides of the electrolyte membrane 3, and forming the sub- Electrode assembly sheet in which the edges of the electrode membrane sheet 6 and the sub-gasket 7 are joined together by passing them between the hot rollers while being positioned on both sides of the electrode membrane sheet 6.

여기서, 서브 가스켓(7)은 전극 촉매층(5)을 개방하는 전극창 및 매니폴드 창이 컷팅된 상태로, 전극막 시트(6)의 양면으로 진입하며 그 전극막 시트(6)의 전극 촉매층(5) 및 전해질막(3)의 가장자리 양면에 접합될 수 있다.The sub gasket 7 enters both sides of the electrode membrane sheet 6 in a state where the electrode window and the manifold window for opening the electrode catalyst layer 5 are cut and the electrode catalyst layer 5 ) And the electrolyte membrane (3).

이와 같은 과정을 거치고 난 후, 롤 형태로 감긴 상기한 막-전극 어셈블리 시트를 풀어내매 그 막-전극 어셈블리 시트를 전극 촉매층(5)을 포함하는 단위 형태로 절단하게 되면, 도 1에서와 같은 막-전극 어셈블리(1)를 제조할 수 있다.After the above process, the membrane-electrode assembly sheet wound in a roll form is unwound and the membrane-electrode assembly sheet is cut into a unit form including the electrode catalyst layer 5, - electrode assembly (1).

그러나, 종래 기술에서는 전극막 시트(6)의 양면에 서브 가스켓(7)을 위치시킨 접합 대상물을 핫 롤러로 통과시키며 전극막 시트(6)의 가장자리와 서브 가스켓(7)을 접합하는 과정에, 핫 롤러의 가공 편차 및 접합 대상물의 피딩 편차에 의해 전극막 시트(6)와 서브 가스켓(7)의 정 위치가 틀어질 수 있다.However, in the prior art, in the process of joining the edges of the electrode film sheet 6 and the sub gaskets 7 by passing the object to be bonded with the sub gasket 7 on both sides of the electrode film sheet 6 with hot rollers, The correct position of the electrode film sheet 6 and the sub gaskets 7 can be changed by the processing deviation of the hot rollers and the feeding deviation of the object to be bonded.

따라서, 종래 기술에서는 전극막 시트(6)와 서브 가스켓(7)의 정 위치가 틀어짐으로 인해 전극막 시트(6)와 서브 가스켓(7)의 접합 불량이 발생할 수 있고, 결과적으로는 막-전극 어셈블리(1)의 품질 저하를 야기시킬 수 있다.Therefore, in the prior art, defective joining between the electrode film sheet 6 and the sub gasket 7 may occur due to a wrong position of the electrode film sheet 6 and the sub gasket 7, The quality of the assembly 1 may deteriorate.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

본 발명의 실시예들은 접합 대상물의 전극막 시트와 서브 가스켓을 핫 롤러로 접합하기 전에 전극막 시트의 전해질막과 서브 가스켓을 가 접합함으로써 핫 롤러의 가공 편차 및 접합 대상물의 피딩 편차에 따른 전극막 시트와 서브 가스켓의 접합 불량을 방지할 수 있도록 한 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치를 제공하고자 한다.The embodiments of the present invention are characterized in that before the electrode film sheet and the sub gasket of the object to be bonded are joined with the hot rollers, the electrolyte film of the electrode film sheet and the sub gasket are joined to each other, To provide a membrane-electrode assembly manufacturing apparatus for a fuel cell capable of preventing defective junction between a sheet and a sub gasket.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치는, ⅰ)롤 형태로 감긴 제1 서브 가스켓 시트를 이송라인으로 풀어서 공급하는 제1 서브 가스켓 피딩부와, ⅱ)전해질막의 양면에 전극 촉매층을 형성하고 있는 전극막 시트를 상기 제1 서브 가스켓 시트에 구비된 전극창으로 로딩하는 전극막 로딩부와, ⅲ)롤 형태로 감긴 제2 서브 가스켓 시트를 풀어서 상기 전극막 시트 측으로 공급하는 제2 서브 가스켓 피딩부와, ⅳ)상기 제1 서브 가스켓 시트의 전극창 및 상기 제2 서브 가스켓 시트에 구비된 전극창 사이에 전극막 시트를 두고 이송라인을 따라 이송되는 접합 대상물의 외측에 설치되며, 상기 전극막 시트의 전해질막 가장자리 부분과 상기 제1 및 제2 서브 가스켓 시트를 가 접합하는 가 접합부와, ⅴ)상기 가 접합부에 의해 가 접합된 제1 서브 가스켓 시트, 전극막 시트 및 제2 서브 가스켓 시트를 한 쌍의 핫 롤러 사이로 통과시키며 접합하는 MEA 접합부를 포함할 수 있다.The apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention comprises: i) a first sub gasket feeding part for uncoiling and supplying a first sub gasket sheet wound in a roll form to a transfer line; and ii) An electrode film loading section for loading the electrode film sheet forming the electrode catalyst layer into an electrode window provided in the first sub gasket sheet; and iii) a second sub gasket sheet wound in a roll form is unwound and supplied to the electrode film sheet side A second sub gasket feeding part, and iv) an electrode film sheet disposed between the electrode window of the first sub gasket sheet and the electrode window of the second sub gasket sheet, and disposed on the outside of the object to be bonded, An abutting portion for abutting the edge portions of the electrolyte membrane of the electrode film sheet and the first and second sub gasket sheets; and v) an abutting portion for abutting the first and second sub gasket sheets, The sub gasket sheet, the electrode film sheet, and the second sub gasket sheet between the pair of hot rollers.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 있어서, 상기 가 접합부는 상기 전극막 시트의 전해질막 가장자리 부분과 상기 제1 및 제2 서브 가스켓 시트를 초음파 진동으로서 가 접합할 수 있다.In addition, in the membrane-electrode assembly producing apparatus of the fuel cell according to the embodiment of the present invention, the joining portion may be formed by joining the edge portion of the electrolyte membrane of the electrode membrane sheet and the first and second sub- Can be bonded.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 있어서, 상기 가 접합부는 상기 이송라인의 하측에 설치되며 상기 접합 대상물을 지지하는 엔빌(anvil)과, 상기 이송라인의 상측에서 상기 엔빌에 대응하여 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며 상기 접합 대상물의 전해질막 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트를 가압하는 혼(horn)과, 상기 혼에 연결되며, 상기 혼으로 초음파 진동을 제공하는 초음파 진동원을 포함할 수 있다.In addition, in the membrane-electrode assembly manufacturing apparatus of the fuel cell according to the embodiment of the present invention, the joining portion may include an anvil provided below the transfer line and supporting the joining object, A horn for movably moving in the vertical direction corresponding to the envelope on the upper side and for pressing the electrolyte membrane edge portion of the object to be bonded and the first and second sub gasket sheets; And an ultrasonic vibration source that provides ultrasonic vibration.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 있어서, 상기 엔빌은 상기 이송라인을 따라 주행하는 상기 접합 대상물과 접촉하며 회전되는 지지롤러를 포함할 수 있다.Further, in the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of the fuel cell according to the embodiment of the present invention, the envelope may include a support roller which rotates in contact with the joining object running along the transfer line.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 있어서, 상기 혼은 상기 전극막 시트의 전해질막 가장자리 부분과 상기 제1 및 제2 서브 가스켓 시트를 가압원을 통해 150~250kPa의 가압력으로 가압할 수 있다.In addition, in the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of the fuel cell according to the embodiment of the present invention, the horn may be formed by sandwiching the edge portions of the electrolyte membrane of the electrode membrane sheet and the first and second sub- It is possible to pressurize with a pressing force of ~ 250 kPa.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 있어서, 상기 초음파 진동원은 상기 혼에 연결되는 부스터(booster)와, 상기 부스터에 연결되는 컨버터(converter)로 구성되며, 100~200J의 초음파 진동을 상기 혼에 제공할 수 있다.In the membrane-electrode assembly manufacturing apparatus of the fuel cell according to the embodiment of the present invention, the ultrasonic vibration source may include a booster connected to the horn and a converter connected to the booster, , Ultrasonic vibration of 100 to 200J can be provided to the horn.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 있어서, 상기 혼은 상기 접합 대상물의 주행 방향으로 일정 구간 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.In addition, in the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of the fuel cell according to the embodiment of the present invention, the horn may be installed so as to reciprocate for a predetermined section in the running direction of the object to be bonded.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 있어서, 상기 전극막 로딩부는 상기 전극막 시트를 진공 흡착하는 한 쌍의 그리퍼를 포함할 수 있다.Also, in the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of the fuel cell according to the embodiment of the present invention, the electrode membrane loading unit may include a pair of grippers for vacuum-adsorbing the electrode membrane sheet.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 있어서, 상기 그리퍼는 상기 전극막 시트의 양측 단부를 진공 흡착하고, 상측을 향해 상호 반대 방향으로 틸팅 가능하게 설치되며, 상기 전극막 시트에 장력을 부여할 수 있다.In the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the gripper may be provided at both ends of the electrode membrane sheet by vacuum suction and tiltable in mutually opposite directions toward the upper side, Tension can be applied to the electrode film sheet.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치는, 상기 제1 서브 가스켓 피딩부 측에 설치되며 상기 제1 서브 가스켓 피딩부를 통해 피딩되는 상기 제1 서브 가스켓 시트에 상기 전극창을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성하는 제1 컷팅부와, 상기 제2 서브 가스켓 피딩부 측에 설치되며 상기 제2 서브 가스켓 피딩부를 통해 피딩되는 상기 제2 서브 가스켓 시트에 상기 전극창을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성하는 제2 컷팅부를 포함할 수 있다.The apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention is characterized in that the membrane electrode assembly is provided on the first sub gasket feeding part and on the first sub gasket sheet fed through the first sub gasket feeding part, A first cut portion for continuously forming the electrode window so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance; and a second cutting portion provided on the second sub gasket feeding portion side and feeding the second sub gasket sheet through the second sub gasket feeding portion, And a second cutting portion formed continuously and spaced apart from each other.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치는, 상기 MEA 접합부의 후방 측에 설치되며, 상기 MEA 접합부에 의해 상기 제1 서브 가스켓 시트 상에 전극막 시트 및 제2 서브 가스켓 시트가 접합된 MEA 시트를 롤 형태로 감는 MEA 리와인더를 포함할 수 있다.The apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention is characterized in that the membrane electrode assembly is provided on the rear side of the MEA junction, And an MEA rewinder winding the MEA sheet bonded with the sub gasket sheet in a roll form.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치는, 상기 제1 서브 가스켓 피딩부 측에 설치되며 상기 제1 서브 가스켓 시트의 보호 필름을 회수하여 롤 형태로 감는 제1 필름 리와인더와, 상기 제2 서브 가스켓 피딩부 측에 설치되며 상기 제2 서브 가스켓 시트의 보호 필름을 회수하여 롤 형태로 감는 제2 필름 리와인더와, 상기 MEA 리와인더 측에 설치되며 상기 MEA 시트 상으로 롤 형태의 보호 필름을 풀어서 공급하는 필름 언와인더를 포함할 수 있다.The apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention may further include a first sub gasket sheet feeding unit disposed on the first sub gasket feeding unit side for collecting a protective film of the first sub gasket sheet, A second film rewinder provided on the MEA rewinder side and wound on a roll in the form of a roll, a second film rewinder provided on the second sub gasket feeding part side and recovering a protective film of the second sub gasket sheet, And a film unwinder for unwinding and supplying the protective film in the form of a film.

본 발명의 실시예들은 전극막 시트의 전해질막 가장자리와 제1 및 제2 서브 가스켓 시트를 가 접합부를 통해 가 접합 상태로 MEA 접합부의 핫 롤러 사이로 통과시키며 접합함에 따라, 핫 롤러의 가공 편차 및 접합 대상물의 피딩 편차 등에 따른 전극막 시트와 제1 및 제2 서브 가스켓 시트의 접합 불량을 방지할 수 있으며, 결과적으로는 막-전극 어셈블리의 품질을 향상시킬 수 있다.In the embodiments of the present invention, the edges of the electrolyte membrane of the electrode membrane sheet and the first and second sub gasket sheets are passed through the hot rollers of the MEA joint portion in the state of being joined together via the joint portions, It is possible to prevent defective joining between the electrode film sheet and the first and second sub gasket sheets due to the feeding deviation of the object, and as a result, the quality of the membrane-electrode assembly can be improved.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 일반적인 막-전극 어셈블리의 일 예를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 적용되는 전극막 로딩부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 적용되는 가접합 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 의한 접합 대상물의 가 접합 부위를 개략적으로 도시한 도면이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a general membrane-electrode assembly.
2 is a schematic view of a membrane-electrode assembly manufacturing apparatus for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an electrode film loading unit applied to an apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a joining unit applied to a membrane-electrode assembly manufacturing apparatus for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a joining portion of an object to be bonded by the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following detailed description, the names of components are categorized into the first, second, and so on in order to distinguish the components from each other in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.It should be noted that terms such as " ... unit ", "unit of means "," part of item ", "absence of member ", and the like denote a unit of a comprehensive constitution having at least one function or operation it means.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치를 개략적으로 도면이다.2 is a schematic view of a membrane-electrode assembly manufacturing apparatus for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치(100)는 연료전지 스택을 구성하는 단위 연료전지들의 부품을 자동으로 연속 제조하는 자동화 시스템에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 2, an apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention can be applied to an automation system for automatically and continuously manufacturing parts of unit fuel cells constituting a fuel cell stack.

예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치(100)는 연료전지의 핵심 부품으로서, 전해질막(3)의 양면에 전극 촉매층(5)을 각각 형성하고, 각 전극 촉매층(5)의 가장자리 측에 서브 가스켓(7)을 형성하고 있는 막-전극 어셈블리(1)를 제조하기 위한 것이다(이하 도 1 참조).For example, an apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention is a core component of a fuel cell, in which an electrode catalyst layer 5 is formed on both surfaces of an electrolyte membrane 3, Electrode assembly 1 in which a sub gasket 7 is formed on the edge side of the electrode catalyst layer 5 (see FIG. 1).

여기서, 상기 전해질막(3)은 수소이온이 이동하는 것이며, 서브 가스켓(7)은 전극 촉매층(5) 및 전해질막(3)을 보호하고, 연료전지의 조립성을 확보하기 위한 것이다.Here, the electrolyte membrane 3 is for the hydrogen ions to move, and the sub gaskets 7 are for protecting the electrode catalyst layer 5 and the electrolyte membrane 3 and securing the assemblability of the fuel cell.

본 발명의 실시예에 의한 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치(100)는 전해질막(3)의 양면에 전극 촉매층(5)이 형성된 전극막 시트(6)를 제공하고, 서브 가스켓(7)을 전극막 시트(6)의 양면으로 위치시킨 상태에서, 이들을 핫 롤러 사이로 통과시키며 전극막 시트(6)의 가장자리와 서브 가스켓(7)을 접합한 막-전극 어셈블리 시트를 제조할 수 있다.An apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention provides an electrode membrane sheet 6 in which an electrode catalyst layer 5 is formed on both surfaces of an electrolyte membrane 3, Electrode assembly sheet in which the edges of the electrode membrane sheet 6 and the sub-gasket 7 are bonded to each other while passing them between the hot rollers in a state in which they are positioned on both surfaces of the electrode membrane sheet 6.

이 경우, 상기 서브 가스켓(7)은 전극 촉매층(5)을 개방하는 전극창 및 매니폴드 창이 컷팅된 상태로, 전극막 시트(6)의 양면으로 진입하며 그 전극막 시트(6)의 전극 촉매층(5) 및 전해질막(3)의 가장자리 양면에 접합될 수 있다.In this case, the sub gasket 7 enters both surfaces of the electrode membrane sheet 6 in a state where the electrode window and the manifold window for opening the electrode catalyst layer 5 are cut, and the electrode catalyst layer (5) and the electrolyte membrane (3).

그리고 본 발명의 실시예에서는 상기한 막-전극 어셈블리 시트를 전극 촉매층(5)을 포함하는 단위 형태로 절단하게 되면, 도 1에서와 같은 막-전극 어셈블리(1)를 제조할 수 있다.In the embodiment of the present invention, when the membrane-electrode assembly sheet is cut into unit shapes including the electrode catalyst layer 5, the membrane-electrode assembly 1 as shown in FIG. 1 can be manufactured.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치(100)는 접합 대상물인 전극막 시트(6)와 서브 가스켓(7)을 핫 롤러로 접합하기 전에 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리와 서브 가스켓(7)을 가 접합할 수 있는 구조로 이루어진다.An apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention is characterized in that an electrolyte membrane sheet 6, which is an object to be bonded, and an electrolyte membrane 6 of the electrode membrane sheet 6 before joining the sub- And a structure in which the edge of the membrane (3) and the sub gasket (7) can be joined together.

즉, 본 발명의 실시예에서는 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리와 서브 가스켓(7)을 가 접합함으로써 핫 롤러의 가공 편차 및 접합 대상물의 피딩 편차에 따른 전극막 시트(6)와 서브 가스켓(7)의 접합 불량을 방지할 수 있는 막-전극 어셈블리 제조장치(100)를 제공한다.That is, in the embodiment of the present invention, the edge of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the sub gasket 7 are joined to each other so that the electrode film sheet 6, which is caused by machining variations of the hot rollers, Electrode assembly manufacturing apparatus 100 capable of preventing defective bonding of the sub-gasket 7 and the sub-gasket 7.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치(100)는 기본적으로, 제1 서브 가스켓 피딩부(110), 제1 컷팅부(120), 전극막 로딩부(130), 제2 서브 가스켓 피딩부(140), 제2 컷팅부(150), 가 접합부(160) 그리고 MEA 접합부(180)를 포함하고 있다.The apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to an embodiment of the present invention basically comprises a first sub gasket feeding part 110, a first cutting part 120, an electrode film loading part 130, A second sub gasket feeding part 140, a second cutting part 150, an abutting part 160, and an MEA bonding part 180.

이하에서 설명될 상기 구성 요소들은 하나의 프레임 또는 둘 이상으로 구획된 프레임(도면에 도시되지 않음)에 구성될 수 있다. 상기 프레임에는 구성 요소들을 지지하기 위한 각종 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 하우징, 케이스, 블록, 격벽, 리브, 레일, 칼라 등과 같은 각종 부속요소들을 포함할 수 있다.The components to be described below may be configured in one frame or in two or more frames (not shown in the figure). The frame may include various sub-elements such as brackets, bars, rods, plates, housings, casings, blocks, partitions, ribs, rails, collar, etc. for supporting the components.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 서브 가스켓 피딩부(110)는 롤 형태로 감긴 제1 서브 가스켓 시트(101)를 이송라인(105)으로 풀어서 공급하기 위한 것이다. 상기 제1 서브 가스켓 시트(101)는 가공 전 상태의 박막 필름 시트로서 구비된다.In the embodiment of the present invention, the first sub gasket feeding part 110 is for unrolling and supplying the first sub gasket sheet 101 wound in a roll form to the conveying line 105. The first sub gasket sheet 101 is provided as a thin film sheet in a state before processing.

여기서, 상기 이송라인(105)은 막-전극 어셈블리(1)를 제조하기 위한 각종 부품을 이송시키기 위한 것으로, 프레임(미도시)에 설치되는 컨베이어(106)를 포함할 수 있다.Here, the transfer line 105 is for transferring various parts for manufacturing the membrane-electrode assembly 1, and may include a conveyor 106 installed in a frame (not shown).

상기 컨베이어(106)는 컨베이어 롤러(107)를 통해 무한궤도 상으로 주행하는 컨베이어 벨트(108)를 포함하는 바, 이러한 컨베이어(106)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 컨베이어 장치로서 이루어지므로 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The conveyor 106 includes a conveyor belt 108 that travels on an endless track through a conveyor roller 107. Since such a conveyor 106 is made as a known conveyor device known in the art, A detailed description of the configuration will be omitted.

상기에서 제1 서브 가스켓 피딩부(110)는 이송라인(105)의 진입 측에 설치되며, 롤 형태로 감긴 제1 서브 가스켓 시트(101)를 이송라인(105)으로 풀어내는 제1 서브 가스켓 롤러(111)를 포함한다.The first sub gasket feeding part 110 is provided on the entry side of the conveying line 105 and is provided with a first sub gasket sheet 101 which is wound in a roll form, (111).

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 컷팅부(120)는 제1 서브 가스켓 피딩부(110)를 통해 피딩되는 제1 서브 가스켓 시트(101)에 제1 전극창(101a)을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성하기 위한 것이다.The first cut portion 120 may be formed in the first sub gasket sheet 101 fed through the first sub gasket feeding portion 110 so that the first electrode window 101a is spaced apart from the first sub gasket sheet 101 by a predetermined distance So as to form continuously.

그리고, 상기 제1 컷팅부(120)는 제1 서브 가스켓 시트(101)에 세퍼레이터의 입구 매니폴드 및 출구 매니폴드에 대응하는 매니폴드 창(도면에 도시되지 않음)을 형성할 수도 있음은 당연하다 할 것이다.The first cut portion 120 may be formed on the first sub gasket sheet 101 to form a manifold window (not shown) corresponding to the inlet manifold and the outlet manifold of the separator something to do.

상기 제1 컷팅부(120)는 제1 서브 가스켓 피딩부(110) 측에 설치되는 바, 제1 서브 가스켓 시트(101)의 이송경로 상하 측에 구비되는 제1 컷팅 롤러(121) 및 제1 지지롤러(123)를 포함한다.The first cutting portion 120 is installed on the first sub gasket feeding portion 110 side and includes a first cutting roller 121 and a second cutting roller 121 provided on upper and lower sides of the conveying path of the first sub gasket sheet 101, And a support roller 123.

상기 제1 컷팅 롤러(121)는 제1 서브 가스켓 시트(101)에 제1 전극창(101a)을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성하기 위한 컷터를 구비하고 있다. 상기 제1 지지롤러(123)는 제1 서브 가스켓 시트(101)와 제1 컷팅 롤러(121)를 지지한다.The first cutting roller 121 is provided with a cutter for continuously forming the first electrode window 101a on the first sub gasket sheet 101 at a predetermined interval. The first support roller 123 supports the first sub gasket sheet 101 and the first cutting roller 121.

한편, 본 발명의 실시예에서는 제1 서브 가스켓 시트(101)에 부착된 제1 보호 필름(211)을 회수하여 롤 형태로 감는 제1 필름 리와인더(210)를 더 포함하고 있다. 상기 제1 필름 리와인더(210)는 제1 서브 가스켓 피딩부(110) 측에서 제1 컷팅부(120)의 후방에 설치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a first film rewinder 210 for recovering a first protective film 211 attached to the first sub gasket sheet 101 and winding the first protective film 211 in a roll form is further included. The first film rewinder 210 may be installed behind the first cutting portion 120 on the first sub gasket feeding portion 110 side.

상기 제1 필름 리와인더(210)는 제1 보호 필름(211)을 롤 형태로 감아내는 제1 리와인딩 롤러(213)와, 제1 서브 가스켓 시트(101)로부터 벗겨진 제1 보호 필름(211)을 제1 리와인딩 롤러(213)로 안내하는 제1 안내 롤러(215)를 포함한다.The first film rewinder 210 includes a first rewinding roller 213 for winding the first protective film 211 in a roll form and a first protective film 211 peeled from the first sub gasket sheet 101 And a first guide roller 215 for guiding to the first rewinding roller 213.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에서 상기 이송라인(105)에는 제1 서브 가스켓 시트(101)를 진공 흡착하기 위한 진공 흡착부(220)가 설치된다. 이러한 진공 흡착부(220)는 진공 압력으로서 제1 서브 가스켓 시트(101)를 컨베이어(106)의 컨베이어 벨트(108) 상으로 흡착할 수 있는 구조로 이루어진다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the transfer line 105 is provided with a vacuum adsorption unit 220 for vacuum-adsorbing the first sub gasket sheet 101. The vacuum adsorption unit 220 has a structure capable of adsorbing the first sub gasket sheet 101 as a vacuum pressure onto the conveyor belt 108 of the conveyor 106.

이 경우, 상기 제1 서브 가스켓 시트(101)를 진공 흡착하기 위해 진공 흡착부(220)에는 공기를 흡입하는 다수의 흡입홀들이 형성되며, 컨베이어 벨트(108)에는 진공 흡착부(220)의 흡입홀들과 연결되는 다수의 연결홀들이 형성됨은 당연하다 할 것이다.In this case, a plurality of suction holes for sucking air are formed in the vacuum adsorption part 220 to vacuum-adsorb the first sub gasket sheet 101, and the suction part of the vacuum adsorption part 220 It is a matter of course that a plurality of connection holes are formed which are connected to the holes.

본 발명의 실시예에서, 상기 전극막 로딩부(130)는 전해질막(3)의 양면(도면에서의 상하면)에 전극 촉매층(5)을 각각 형성하며 단위 형태로 절단된 전극막 시트(6)를 픽업하고 그 전극막 시트(6)를 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a)으로 로딩하기 위한 것이다.The electrode film loading unit 130 includes an electrode film sheet 6 cut in a unit form and forming an electrode catalyst layer 5 on both surfaces (upper and lower surfaces in the drawing) of the electrolyte membrane 3, And to load the electrode film sheet 6 into the first electrode window 101a of the first sub gasket sheet 101. [

여기서, 상기 전극막 시트(6)는 롤 형태로 감긴 전해질막 시트를 풀어내며 그 전해질막 시트의 양면에 전극 촉매층(5)을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성한 상태에서 전극 촉매층(5) 사이의 전해질막 시트를 컷팅하는 방식으로 형성될 수 있다.Here, the electrode membrane sheet 6 is formed by unwinding an electrolyte membrane sheet wound in the form of a roll, and the electrode catalyst layer 5 is continuously formed on both surfaces of the electrolyte membrane sheet, And may be formed in such a manner that the electrolyte membrane sheet is cut.

이 경우, 상기 전해질막 시트는 전극 촉매층(5)의 가장자리 외측으로 소정 피치의 여유를 두고 컷팅될 수 있다. 즉 상기 전극막 시트(6)는 전극 촉매층(5)의 가장자리 외측에 소정 피치의 여유를 두고 있는 전해질막(3)을 포함하고 있다.In this case, the electrolyte membrane sheet may be cut out of the edge of the electrode catalyst layer 5 with a margin of a predetermined pitch. That is, the electrode membrane sheet 6 includes an electrolyte membrane 3 having a predetermined pitch margin outside the edge of the electrode catalyst layer 5.

이러한 전극막 로딩부(130)는 이송라인(105)의 상측에 설치되며, 전극막 시트(6)를 픽업하고 그 전극막 시트(6)를 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a)으로 로딩할 수 있다.The electrode film loading unit 130 is disposed above the transfer line 105 and picks up the electrode film sheet 6 and transfers the electrode film sheet 6 to the first electrode window 101 of the first sub gasket sheet 101, Lt; RTI ID = 0.0 > 101a. ≪ / RTI >

이를 위해 상기 전극막 로딩부(130)는 이송라인(105)의 상측에 설치되는 로봇 그리퍼로서 구비되는 바, 도 3에서와 같이 전극막 시트(6)를 진공 흡착하는 한 쌍의 그리퍼(131)를 포함한다. 상기 한 쌍의 그리퍼(131)는 전극막 시트(6)의 양측 단부를 진공 흡착할 수 있다.The electrode film loading unit 130 is provided as a robot gripper installed on the transfer line 105. The electrode film loading unit 130 includes a pair of grippers 131 for vacuum-adsorbing the electrode film sheet 6 as shown in FIG. . The pair of grippers 131 can vacuum-absorb both ends of the electrode membrane sheet 6.

상기 한 쌍의 그리퍼(131)는 전극막 시트(6)에 장력을 부여하기 위해 그 전극막 시트(6)의 양측 단부를 진공 흡착한 상태에서 상측을 향해 상호 반대 방향으로 틸팅 가능하게 설치될 수 있다.The pair of grippers 131 can be installed in such a manner that both end portions of the electrode film sheet 6 are vacuum-adsorbed and tiltable in opposite directions toward the upper side in order to apply tension to the electrode film sheet 6 have.

즉, 상기 한 쌍의 그리퍼(131)는 진공 흡착한 전극막 시트(6)의 양측 단부를 일정 각도로 꺾어 전극막 시트(6)에 장력을 부여한 상태로, 그 전극막 시트(6)를 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a)으로 로딩할 수 있다.That is, the pair of grippers 131 are formed by bending both side ends of the vacuum-adsorbed electrode membrane sheet 6 at a certain angle so as to apply tension to the electrode membrane sheet 6, 1 can be loaded into the first electrode window 101a of the sub gasket sheet 101. [

여기서, 상기한 바와 같은 그리퍼(131)의 틸팅은 예를 들면, 공지 기술의 작동 실린더(도면에 도시되지 않음)를 통해 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 전극막 시트(6)는 그리퍼(131)에 의해 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a)에 로딩되며, 위에서 언급한 바 있는 진공 흡착부(220)에 의해 컨베이어(106)의 컨베이어 벨트(108) 상으로 진공 흡착될 수 있다.Here, the tilting of the gripper 131 as described above can be performed, for example, through a known working cylinder (not shown). The electrode film sheet 6 is loaded on the first electrode window 101a of the first sub gasket sheet 101 by the gripper 131 and is conveyed by the vacuum adsorption unit 220, Can be vacuum adsorbed onto the conveyor belt 108 of the conveyor belt 106.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 상기 제2 서브 가스켓 피딩부(140)는 롤 형태로 감긴 제2 서브 가스켓 시트(102)를 풀어서 전극막 시트(6) 상으로 피딩하기 위한 것이다. 여기서 상기 제2 서브 가스켓 시트(102)는 가공 전 상태의 박막 필름 시트로서 구비된다.Referring to FIG. 2, in the embodiment of the present invention, the second sub gasket feeding part 140 is for unwinding the second sub gasket sheet 102 wound in a roll form and feeding the sheet onto the electrode film sheet 6. Here, the second sub gasket sheet 102 is provided as a thin film sheet in a state before processing.

이러한 제2 서브 가스켓 피딩부(140)는 이송라인(105)의 외측에 설치되며, 롤 형태로 감긴 제2 서브 가스켓 시트(102)를 풀어내는 제2 서브 가스켓 롤러(141)를 포함한다.The second sub gasket feeding part 140 includes a second sub gasket roller 141 disposed on the outer side of the conveying line 105 and releasing the second sub gasket sheet 102 wound in a roll form.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2 컷팅부(150)는 제2 서브 가스켓 피딩부(140)를 통해 피딩되는 제2 서브 가스켓 시트(102)에 제2 전극창(102a)을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성하기 위한 것이다.The second cut portion 150 may be formed on the second sub gasket sheet 102 to be fed through the second sub gasket feeding portion 140 such that the second electrode window 102a is spaced apart from the second sub gasket sheet 102 by a predetermined distance So as to form continuously.

그리고, 상기 제2 컷팅부(150)는 제2 서브 가스켓 시트(102)에 세퍼레이터의 입구 매니폴드 및 출구 매니폴드에 대응하는 매니폴드 창(도면에 도시되지 않음)을 형성할 수도 있음은 당연하다 할 것이다.It should be noted that the second cutting portion 150 may be formed on the second sub gasket sheet 102 with a manifold window (not shown) corresponding to the inlet manifold and the outlet manifold of the separator something to do.

상기 제2 컷팅부(150)는 제2 서브 가스켓 피딩부(140) 측에 설치되는 바, 제2 서브 가스켓 시트(102)의 이송경로 양측에 구비되는 제2 컷팅 롤러(151) 및 제2 지지롤러(153)를 포함한다.The second cutting portion 150 is provided on the second sub gasket feeding portion 140 side and includes a second cutting roller 151 and a second support portion 151 provided on both sides of the conveyance path of the second sub gasket sheet 102, And a roller 153.

상기 제2 컷팅 롤러(151)는 제2 서브 가스켓 시트(102)에 제2 전극창(102a)을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성하기 위한 컷터를 구비하고 있다. 상기 제2 지지롤러(153)는 제2 서브 가스켓 시트(102)와 제2 컷팅 롤러(151)를 지지한다.The second cutting roller 151 includes a cutter for continuously forming a second electrode window 102a on the second sub gasket sheet 102 at a predetermined distance. The second support roller 153 supports the second sub gasket sheet 102 and the second cutting roller 151.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 서브 가스켓 시트(102)에 부착된 제2 보호 필름(231)을 회수하여 롤 형태로 감는 제2 필름 리와인더(230)를 더 포함하고 있다. 상기 제2 필름 리와인더(230)는 제2 서브 가스켓 피딩부(140) 측에서 제2 컷팅부(150)의 후방에 설치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a second film rewinder 230 for recovering a second protective film 231 attached to the second sub gasket sheet 102 and winding the second protective film 231 in a roll form is further included. The second film rewinder 230 may be installed behind the second cutting unit 150 on the side of the second sub gasket feeding unit 140.

이러한 제2 필름 리와인더(230)는 제2 보호 필름(231)을 롤 형태로 감아내는 제2 리와인딩 롤러(233)와, 제2 서브 가스켓 시트(102)로부터 벗겨진 제2 보호 필름(231)을 제2 리와인딩 롤러(233)로 안내하는 제2 안내 롤러(235)를 포함한다.The second film rewinder 230 includes a second rewinding roller 233 for winding the second protective film 231 in a roll form and a second protective film 231 peeled off from the second sub gasket sheet 102 And a second guide roller 235 for guiding to the second rewinding roller 233.

본 발명의 실시예에서, 상기 가 접합부(160)는 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a) 및 제2 서브 가스켓 시트(102)의 제2 전극창(102a) 사이에 전극막 시트(6)를 두고 이송라인(105)을 따라 이송되는 접합 대상물(161)을 가 접합하기 위한 것이다.The joining portion 160 is formed between the first electrode window 101a of the first sub gasket sheet 101 and the second electrode window 102a of the second sub gasket sheet 102 in the embodiment of the present invention, To bond the object to be bonded 161 conveyed along the conveying line 105 with the film sheet 6 therebetween.

즉, 상기 가 접합부(160)는 접합 대상물(161)에 대해 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가 접합하기 위한 것이다.That is to say, the attaching portion 160 is for joining the edge portions of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101, 102 to the object to be bonded 161 .

상기 가 접합부(160)는 이송라인(105)을 따라 이송되는 접합 대상물(161)의 외측에 설치되며, 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 초음파 진동으로서 가 접합할 수 있는 구조로 이루어진다.The joining portion 160 is provided outside the joining object 161 to be conveyed along the conveying line 105. The joining portion 160 joins the edge portion of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub- (101, 102) can be joined together as ultrasonic vibration.

여기서, 상기 가 접합부(160)는 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)의 길이 방향에 따른 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 상기한 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 초음파 진동으로서 가 접합할 수 있다.The joining portion 160 is formed by joining the edges of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 along the longitudinal direction of the first and second sub gasket sheets 101 and 102 with the first and second sub- The gasket sheets 101 and 102 can be joined together as ultrasonic vibration.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치에 적용되는 가접합 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 4 is a schematic view of a joining unit applied to a membrane-electrode assembly manufacturing apparatus for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 가 접합부(160)는 엔빌(anvil)(163), 혼(horn)(165) 및 초음파 진동원(171)을 포함한다.4, the joining portion 160 includes an anvil 163, a horn 165, and an ultrasonic vibration source 171 according to an embodiment of the present invention.

상기 엔빌(163)은 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a) 및 제2 서브 가스켓 시트(102)의 제2 전극창(102a) 사이에 전극막 시트(6)를 두고 이송라인(105)을 따라 이송되는 접합 대상물(161)을 지지하기 위한 것이다.The envelope 163 is provided with an electrode film sheet 6 between the first electrode window 101a of the first sub gasket sheet 101 and the second electrode window 102a of the second sub gasket sheet 102, And to support the bonded object 161 to be conveyed along the line 105.

상기 엔빌(163)은 이송라인(105)의 하측에 설치되는 바, 그 이송라인(105)을 따라 주행하는 접합 대상물(161)과 접촉하며 그 접합 대상물(161)의 주행 방향으로 회전되는 지지롤러(164)를 포함한다.The anvil 163 is provided on the lower side of the conveying line 105 and is in contact with the conveying object 105 running along the conveying line 105 and rotates in the running direction of the conveying object 105. [ (164).

상기 혼(165)은 접합 대상물(161)에 있어 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가압하며, 뒤에서 더욱 설명될 초음파 진동원(171)으로부터 제공되는 초음파 진동을 그 접합 대상물(161)의 가압 부위로 전달하는 기능을 하게 된다.The horn 165 presses the edge portion of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102 in the object to be bonded 161, And serves to transmit the ultrasonic vibration provided from the vibration source 171 to the pressing portion of the object to be bonded 161.

상기 혼(165)은 이송라인(105)의 상측에서 엔빌(163)에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 접합 대상물(161)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가압할 수 있다.The horn 165 is provided so as to reciprocate upward and downward in correspondence with the anvil 163 on the upper side of the transfer line 105 and is provided so as to be able to reciprocate along the edge portion of the electrolyte membrane 3 of the object to be bonded 161, The sub gasket sheets 101 and 102 can be pressed.

여기서, 상기 혼(165)은 가압원(167)을 통해 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가압하는 바, 그 가압원(167)은 공지 기술의 공압 실린더 또는 서보 모터를 포함할 수 있다.The horn 165 presses the edge portion of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102 through the pressure source 167, Circle 167 may comprise a known pneumatic cylinder or servo motor.

즉, 상기 혼(165)은 엔빌(163)에 대응하여 가압원(167)에 의해 상하 방향으로 왕복 이동하며 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가압할 수 있다.In other words, the horn 165 reciprocates vertically by a pressure source 167 in correspondence with the anvil 163, and the peripheral portion of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub- The sheets 101 and 102 can be pressed.

이 경우, 상기 혼(165)은 가압원(167)에 의해 대략 150~250kPa의 가압력으로서 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가압할 수 있다.In this case, the horn 165 is pressed by the pressure source 167 at a pressure of about 150 to 250 kPa and the edge portions of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102 Can be pressurized.

그리고, 상기 초음파 진동원(171)은 혼(165)으로 초음파 진동을 제공하기 위한 것으로, 혼(165)에 연결되는 부스터(booster)(173)와, 부스터(173)에 연결되는 컨버터(converter)(175)를 포함한다.The ultrasonic vibration source 171 is for providing ultrasonic vibration to the horn 165. The ultrasonic vibration source 171 includes a booster 173 connected to the horn 165 and a converter 173 connected to the booster 173. [ (175).

상기 컨버터(175)는 전원으로부터 인가되는 전기적인 신호를 기계적인 초음파 신호로 변환하는 기능을 하게 되며, 상기 부스터(173)는 컨버터(175)로부터 발진되는 초음파 신호를 증폭시켜 소정의 진동력을 발생시키고 이 진동력을 혼(165)에 제공하는 기능을 하게 된다. 이러한 초음파 진동원(171)은 예를 들어 대략 100~200J의 초음파 진동을 혼(165)에 제공할 수 있다.The booster 173 amplifies the ultrasonic signal oscillated from the converter 175 to generate a predetermined oscillation force. The oscillator 173 generates an oscillation signal And provides this vibration power to the horn 165. The ultrasonic vibration source 171 can provide, for example, an ultrasonic vibration of about 100 to 200J to the horn 165.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기한 바와 같은 혼(165)은 엔빌(163)의 지지롤러(164)에 지지된 상태로 접합 대상물(161)의 주행 방향을 따라 일정 구간 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the horn 165 as described above is mounted on the support roller 164 of the envelope 163 so as to be reciprocally movable for a predetermined period along the running direction of the object to be bonded 161 .

이와 같이 상기 혼(165)을 접합 대상물(161)의 주행 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 설치하는 이유는 혼(165)이 이송라인(105)을 따라 주행하는 접합 대상물(161)을 가압할 때, 그 혼(165)을 접합 대상물(161)의 주행 방향으로 이동시킴으로써 혼(165)에 의한 접합 대상물(161)의 피딩 불량을 방지하기 위함이다.The reason why the horn 165 is provided so as to reciprocate along the running direction of the object to be bonded 161 is that when the horn 165 presses the object to be bonded 161 running along the transfer line 105, The horn 165 is moved in the traveling direction of the object to be bonded 161 so as to prevent defective feeding of the object to be bonded 161 by the horn 165. [

여기서, 상기 혼(165)은 공지 기술의 공압 실린더 또는 서보 모터를 포함하는 구동원(177)에 의해 접합 대상물(161)의 주행 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.Here, the horn 165 may be reciprocally movable along the running direction of the object to be bonded 161 by a drive source 177 including a known pneumatic cylinder or a servo motor.

따라서, 상기 혼(165)은 가압원(167)에 의해 하측 방향으로 이동되며, 접합 대상물(161)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가압함과 동시에, 구동원(177)에 의해 접합 대상물(161)의 주행 방향을 따라 이동될 수 있다. 이러는 과정에 상기 혼(165)은 초음파 진동원(171)으로부터 초음파 진동을 제공받아 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가 접합할 수 있다.Therefore, the horn 165 is moved downward by the pressure source 167 to press the edge portion of the electrolyte membrane 3 of the object to be bonded 161 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102 And can be moved along the traveling direction of the object to be bonded 161 by the driving source 177. [ In this process, the horn 165 is subjected to ultrasonic vibration from the ultrasonic vibration source 171, so that the edge portion of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102 Can be joined.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 상기 MEA 접합부(180)는 가 접합부(160)에 의해 가 접합된 접합 대상물(161)의 제1 서브 가스켓 시트(101), 전극막 시트(6) 및 제2 서브 가스켓 시트(102)를 한 쌍의 핫 롤러(181) 사이로 통과시키며 열 압착 식으로 접합하기 위한 것이다.2, in the embodiment of the present invention, the MEA joint portion 180 includes the first sub gasket sheet 101, the electrode membrane sheet 6, and the first sub gasket sheet 101 of the bonded object 161 joined together by the joining portion 160. [ And the second sub gasket sheet 102 are passed between the pair of hot rollers 181 and joined together by a thermocompression bonding method.

상기 MEA 접합부(180)는 이송라인(105)의 외측에서 그 이송라인(105)의 연장 선 상에 설치된다. 상기 MEA 접합부(180)는 가 접합된 제1 서브 가스켓 시트(101), 전극막 시트(6) 및 제2 서브 가스켓 시트(102)를 한 쌍의 핫 롤러(181) 사이로 통과시키며 이들이 일체로 접합된 MEA 시트(183)를 형성할 수 있다.The MEA joint 180 is located on the extension of the transfer line 105 outside the transfer line 105. The MEA joining portion 180 passes the first sub gasket sheet 101, the electrode membrane sheet 6 and the second sub gasket sheet 102 which are joined together between a pair of hot rollers 181, The MEA sheet 183 can be formed.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 MEA 접합부(180)의 후방 측에는 상기와 같이 MEA 접합부(180)에 의해 제1 서브 가스켓 시트(101) 상에 전극막 시트(6) 및 제2 서브 가스켓 시트(102)가 접합된 MEA 시트(183)를 롤 형태로 감는 MEA 리와인더(240)가 설치된다.In the embodiment of the present invention, on the rear side of the MEA joint portion 180, the electrode sheet 6 and the second sub gasket sheet (not shown) are formed on the first sub gasket sheet 101 by the MEA joint portion 180, And a MEA rewinder 240 wound around the MEA sheet 183 in roll form.

상기 MEA 리와인더(240)는 MEA 시트(183)를 롤 형태로 감아내는 MEA 리와인딩 롤러(241)를 포함한다.The MEA rewinder 240 includes a MEA rewinding roller 241 that rolls the MEA sheet 183 in the form of a roll.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에서 상기 MEA 리와인더(240) 측에는 MEA 시트(183) 상으로 롤 형태의 제3 보호 필름(253)을 풀어서 공급하는 필름 언와인더(250)가 설치된다. 즉 상기 필름 언와인더(250)는 제3 보호 필름(253)을 MEA 시트(183) 상에 부착하기 위한 것이다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, on the side of the MEA rewinder 240, a film unwinder 250 for unloading and supplying a roll protective third protective film 253 onto the MEA sheet 183 is provided. That is, the film unwinder 250 is for attaching the third protective film 253 on the MEA sheet 183.

이러한 필름 언와인더(250)는 롤 형태로 감겨 있는 제3 보호 필름(253)을 풀어내는 언와인딩 롤러(251)와, 제3 보호 필름(253)을 MEA 시트(183) 상으로 안내하며 가압하는 제3 안내 롤러(252)를 포함한다.The film unwinder 250 includes an unwinding roller 251 that unwinds the third protective film 253 wound in a roll form and a third protective film 253 that guides the third protective film 253 onto the MEA sheet 183, And a third guide roller 252 for guiding the sheet.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the membrane-electrode assembly manufacturing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

우선, 본 발명의 실시예에서는 제1 서브 가스켓 피딩부(110)의 제1 서브 가스켓 롤러(111)에 롤 형태로 감겨있는 제1 서브 가스켓 시트(101)를 풀어 이송라인(105)으로 피딩한다.First, in the embodiment of the present invention, the first sub gasket sheet 101 wound in a roll form on the first sub gasket rollers 111 of the first sub gasket feeding part 110 is unwound and fed to the feed line 105 .

이러는 과정에, 제1 컷팅부(120)는 제1 컷팅 롤러(121) 및 제1 지지롤러(123)를 통해 제1 서브 가스켓 시트(101)에 제1 전극창(101a)을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성한다.In this process, the first cut portion 120 is formed in the first sub-gasket sheet 101 through the first cutting roller 121 and the first support roller 123 so that the first electrode window 101a is spaced apart from the first sub- Respectively.

여기서, 제1 필름 리와인더(210)의 제1 리와인딩 롤러(213)는 제1 서브 가스켓 시트(101)에 부착된 제1 보호 필름(211)을 벗겨내며 롤 형태로 감는데, 제1 필름 리와인더(210)의 제1 안내 롤러(215)는 제1 서브 가스켓 시트(101)로부터 벗겨진 제1 보호 필름(211)을 제1 리와인딩 롤러(213)로 안내한다.The first rewinding roller 213 of the first film rewinder 210 peels off the first protective film 211 attached to the first sub gasket sheet 101 and winds the first protective film 211 in the form of a roll. The first guide roller 215 of the first sub gasket 210 guides the first protective film 211 peeled off from the first sub gasket sheet 101 to the first rewinding roller 213.

이와 같이 상기 제1 컷팅부(120)에 의해 제1 전극창(101a)이 형성된 제1 서브 가스켓 시트(101)는 이송라인(105)을 따라 이송되는데, 진공 흡착부(220)에 의해 진공 흡착된 상태로 이송라인(105)을 따라 이송될 수 있다.The first sub gasket sheet 101 having the first electrode window 101a formed by the first cut portion 120 is conveyed along the conveying line 105. The first sub gasket sheet 101 is vacuum- As shown in FIG.

그리고 나서, 전극막 로딩부(130)는 전해질막(3)의 양면에 전극 촉매층(5)을 각각 형성하며 단위 형태로 절단된 전극막 시트(6)의 양측 단부를 한 쌍의 그리퍼(131)를 통해 진공 흡착 식으로 픽업한다.The electrode film loading unit 130 is formed by forming an electrode catalyst layer 5 on both surfaces of the electrolyte membrane 3 and forming a pair of grippers 131 on both sides of the electrode membrane sheet 6 cut in a unit form, As shown in FIG.

이 때, 상기 한 쌍의 그리퍼(131)는 진공 흡착한 전극막 시트(6)의 양측 단부를 일정 각도로 꺾어 그 전극막 시트(6)에 장력을 부여한 상태에 있다.At this time, the pair of grippers 131 are in a state in which both ends of the vacuum-adsorbed electrode film sheet 6 are bent at a certain angle, and tension is applied to the electrode film sheet 6.

이 후, 상기 전극막 로딩부(130)는 이송라인(105)을 따라 트래킹 하며 전극막 시트(6)를 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a)으로 로딩한다.The electrode film loading unit 130 tracks along the transfer line 105 and loads the electrode film sheet 6 into the first electrode window 101a of the first sub gasket sheet 101. Then,

여기서, 상기 전극막 시트(6)는 전극막 로딩부(130)에 의해 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a)에 로딩되며, 진공 흡착부(220)에 의해 진공 흡착된 상태로 제1 서브 가스켓 시트(101)와 함께 이송라인(105)을 따라 이송될 수 있다.The electrode film sheet 6 is loaded on the first electrode window 101a of the first sub gasket sheet 101 by the electrode film loading unit 130 and is vacuum adsorbed by the vacuum adsorption unit 220 Along with the first sub gasket sheet 101 along the transfer line 105. The first sub-

상기와 같이 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a)에 전극막 시트(6)를 로딩한 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 제2 서브 가스켓 피딩부(140)의 제2 서브 가스켓 롤러(141)에 롤 형태로 감겨있는 제2 서브 가스켓 시트(102)를 풀어 전극막 시트(6) 상으로 피딩한다.In the present embodiment of the present invention, in a state in which the electrode film sheet 6 is loaded on the first electrode window 101a of the first sub gasket sheet 101 as described above, The second sub gasket sheet 102 wound on the sub gasket roller 141 in a roll form is unwound and fed onto the electrode film sheet 6. [

이러는 과정에, 제2 컷팅부(150)는 제2 컷팅 롤러(151) 및 제2 지지롤러(153)를 통해 제2 서브 가스켓 시트(102)에 제2 전극창(102a)을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성한다.In this process, the second cutting portion 150 is moved to the second sub gasket sheet 102 through the second cutting roller 151 and the second support roller 153 so that the second electrode window 102a is spaced apart from the second sub- Respectively.

여기서, 제2 필름 리와인더(230)의 제2 리와인딩 롤러(233)는 제2 서브 가스켓 시트(102) 상에 부착된 제2 보호 필름(231)을 벗겨내며 롤 형태로 감는데, 제2 필름 리와인더(230)의 제2 안내 롤러(235)는 제2 서브 가스켓 시트(102)로부터 벗겨진 제2 보호 필름(231)을 제2 리와인딩 롤러(233)로 안내한다.Here, the second rewinding roller 233 of the second film rewinder 230 peels off the second protective film 231 attached on the second sub gasket sheet 102 and winds the roll in the form of a roll, The second guide roller 235 of the rewinder 230 guides the second protective film 231 peeled off from the second sub gasket sheet 102 to the second rewinding roller 233.

이와 같은 과정을 거친 후, 본 발명의 실시예에서는 제1 서브 가스켓 시트(101)의 제1 전극창(101a) 및 제2 서브 가스켓 시트(102)의 제2 전극창(102a) 사이에 전극막 시트(6)를 두고 이송라인(105)을 따라 이송되는 접합 대상물(161)을 가 접합부(160)를 통해 가 접합한다.After this process, in the embodiment of the present invention, between the first electrode window 101a of the first sub gasket sheet 101 and the second electrode window 102a of the second sub gasket sheet 102, The object to be bonded 161 to be conveyed along the conveying line 105 is bonded to the sheet 6 through the joining portion 160. [

이 과정에서는 엔빌(163)의 지지롤러(164)가 이송라인(105)의 하측에서 접합 대상물(161)을 지지하는데, 그 지지롤러(164)는 이송라인(105)을 따라 주행하는 접합 대상물(161)과 접촉하며 그 접합 대상물(161)의 주행 방향으로 회전하고 있다.In this process, the support roller 164 of the envelope 163 supports the object to be bonded 161 on the lower side of the transfer line 105, and the support roller 164 is connected to the object to be bonded 161 and rotates in the running direction of the object to be bonded 161.

이 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 혼(165)을 이송라인(105)의 상측에서 가압원(167)을 통해 하측 방향으로 이동시킨다. 그러면, 혼(165)은 가압원(167)을 통해 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가압한다. 이 때, 상기 혼(165)은 가압원(167)에 의해 대략 150~250kPa의 가압력으로서 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가압할 수 있다.In this state, in the embodiment of the present invention, the horn 165 is moved downward from the upper side of the transfer line 105 through the pressure source 167. [ Then, the horn 165 presses the edge portions of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101, 102 through the pressure source 167. At this time, the horn 165 is pressurized by the pressure source 167 at a pressure of approximately 150 to 250 kPa and the peripheral portion of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102 Can be pressurized.

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 혼(165)이 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가압 함과 동시에, 초음파 진동원(171)을 통해 초음파 진동을 혼(165)에 제공한다.Then, in the embodiment of the present invention, the horn 165 presses the edge portions of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102, And provides ultrasonic vibration to the horn 165 through the circle 171. [

즉, 초음파 진동원(171)의 컨버터(175)는 전원으로부터 인가되는 전기적인 신호를 기계적인 초음파 신호로 변환하게 되고, 부스터(173)는 컨버터(175)로부터 발진되는 초음파 신호를 증폭시켜 100~200J의 초음파 진동을 발생시킨다.That is, the converter 175 of the ultrasonic vibration source 171 converts the electrical signal applied from the power source into a mechanical ultrasonic signal, and the booster 173 amplifies the ultrasonic signal oscillated from the converter 175, And generates ultrasonic vibration of 200J.

이에 상기 혼(165)은 부스터(173)로부터 초음파 진동력을 제공받아 그 초음파 진동력을 통해 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가 접합한다.The horn 165 is provided with an ultrasonic vibrating force from the booster 173 to receive the edge portions of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101, 102 are joined to each other.

이 때, 상기 혼(165)은 구동원(177)에 의해 접합 대상물(161)의 주행 방향을 따라 이동되며, 초음파 진동원(171)으로부터 초음파 진동을 제공받아 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가 접합할 수 있다.At this time, the horn 165 is moved along the running direction of the object to be bonded 161 by the driving source 177, and the ultrasonic vibration is applied from the ultrasonic vibration source 171 to the electrolyte membrane 3) edge portions and the first and second sub gasket sheets 101, 102 can be joined together.

여기서, 상기 가 접합부(160)는 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)의 길이 방향에 따른 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 상기한 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 초음파 진동으로서 가 접합할 수 있다.The joining portion 160 is formed by joining the edges of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 along the longitudinal direction of the first and second sub gasket sheets 101 and 102 with the first and second sub- The gasket sheets 101 and 102 can be joined together as ultrasonic vibration.

이에, 본 발명의 실시예에서는 도 5에서와 같이 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)의 길이 방향에 따른 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)가 가 접합된 가 접합 부위(B)를 형성할 수 있다.5, the edge portions of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 along the longitudinal direction of the first and second sub gasket sheets 101 and 102, 2 bonded to each other can be formed.

이어서, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같이 가 접합부(160)에 의해 가 접합된 접합 대상물(161)의 제1 서브 가스켓 시트(101), 전극막 시트(6) 및 제2 서브 가스켓 시트(102)를 MEA 접합부(180)의 핫 롤러(181) 사이로 통과시킨다.The first sub gasket sheet 101, the electrode sheet 6 and the second sub gasket sheet 102 of the bonded object 161 joined together by the abutting portion 160 as described above in the embodiment of the present invention Is passed between the hot rollers 181 of the MEA joint 180.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 가 접합된 접합 대상물(161)의 제1 서브 가스켓 시트(101), 전극막 시트(6) 및 제2 서브 가스켓 시트(102)를를 한 쌍의 핫 롤러(181) 사이로 통과시키며 이들을 일체로 접합한 MEA 시트(183)를 형성할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the first sub gasket sheet 101, the electrode film sheet 6, and the second sub gasket sheet 102 of the joined object 161 are joined to the pair of hot rollers 181, And the MEA sheet 183 can be formed by integrally joining them.

이러한 MEA 시트(183)는 MEA 리와인더(240) 측으로 이송되는데, 그 MEA 리와인더(240)의 MEA 리와인딩 롤러(241)는 MEA 시트(183)를 롤 형태로 감는다.This MEA sheet 183 is conveyed to the MEA rewinder 240 side where the MEA rewinding roller 241 of the MEA rewinder 240 winds the MEA sheet 183 in roll form.

상기와 같이 MEA 리와인더(240)의 MEA 리와인딩 롤러(241)를 통해 MEA 시트(183)를 감는 과정에, 본 발명의 실시예에서는 필름 언와인더(250)의 언와인딩 롤러(251)에 롤 형태로 감겨 있는 제3 보호 필름(253)을 풀어낸다.In the process of winding the MEA sheet 183 through the MEA rewinding roller 241 of the MEA rewinder 240 as described above, in the embodiment of the present invention, the unrolling roller 251 of the film unwinder 250 rotates the roll The third protective film 253 wound in the form of a film is released.

그리고 상기 필름 언와인더(250)의 제3 안내 롤러(252)는 제3 보호 필름(253)을 MEA 시트(183) 상으로 안내하며 그 제3 보호 필름(253)을 MEA 시트(183) 상으로 가압함으로써 MEA 시트(183) 상에 부착시킨다.The third guide roller 252 of the film unwinder 250 guides the third protective film 253 onto the MEA sheet 183 and protects the third protective film 253 on the MEA sheet 183 To be adhered to the MEA sheet 183.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상술한 바와 같은 일련의 공정을 통해 MEA 시트(183)를 제조한 상태에서, 롤 형태로 감겨있는 MEA 시트(183)를 풀어내며 전극 촉매층(5)을 포함하고 있는 단위 형태로 MEA 시트(183)를 절단하게 되면, 도 1에서와 같은 연료전지용 막-전극 어셈블리(1)를 제조할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the MEA sheet 183 is rolled up in a state in which the MEA sheet 183 is manufactured through a series of the steps described above, and the electrode catalyst layer 5 When the MEA sheet 183 is cut in a unit form, the membrane electrode assembly 1 for a fuel cell as shown in FIG. 1 can be manufactured.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치(100)에 의하면, 전극막 시트(6)와 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 MEA 접합부(180)의 핫 롤러(181)로 접합하기 전에 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리와 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가 접합부(160)를 통해 가 접합할 수 있다.According to the apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly of a fuel cell according to the embodiment of the present invention as described so far, the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101, The edges of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102 are bonded to each other via the joining portion 160 before joining them with the hot rollers 181 can do.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 전극막 시트(6)의 전해질막(3) 가장자리와 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)를 가 접합 상태로 MEA 접합부(180)의 핫 롤러(181) 사이로 통과시키며 접합함에 따라, 핫 롤러(181)의 가공 편차 및 접합 대상물의 피딩 편차 등에 따른 전극막 시트(6)와 제1 및 제2 서브 가스켓 시트(101, 102)의 접합 불량을 방지할 수 있으며, 결과적으로는 막-전극 어셈블리(1)의 품질을 향상시킬 수 있다.As a result, in the embodiment of the present invention, the edges of the electrolyte membrane 3 of the electrode membrane sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102 are joined to the hot roller 181 of the MEA joint portion 180 , Defective bonding of the electrode film sheet 6 and the first and second sub gasket sheets 101 and 102 due to machining variations of the hot roller 181 and feeding deviation of the object to be bonded can be prevented And as a result, the quality of the membrane-electrode assembly 1 can be improved.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Other embodiments may easily be suggested by adding, changing, deleting, adding, or the like of elements, but this also falls within the scope of the present invention.

1... 막-전극 어셈블리 3... 전해질막
5... 전극 촉매층 6... 전극막 시트
7... 서브 가스켓 100... 제조장치
101... 제1 서브 가스켓 시트 101a... 제1 전극창
102... 제2 서브 가스켓 시트 102a... 제2 전극창
105... 이송라인 106... 컨베이어
107... 컨베이어 롤러 108... 컨베이어 벨트
110... 제1 서브 가스켓 피딩부 111... 제1 서브 가스켓 롤러
120... 제1 컷팅부 121... 제1 컷팅 롤러
123... 제1 지지롤러 130... 전극막 로딩부
131... 그리퍼 140... 제2 서브 가스켓 피딩부
141... 제2 서브 가스켓 롤러 150... 제2 컷팅부
151... 제2 컷팅 롤러 153... 제2 지지롤러
160... 가 접합부 161... 접합 대상물
163... 엔빌 164... 지지롤러
165... 혼 167... 가압원
171... 초음파 진동원 173... 부스터
175... 컨버터 177... 구동원
180... MEA 접합부 181... 핫 롤러
183... MEA 시트 210... 제1 필름 리와인더
211... 제1 보호 필름 213... 제1 리와인딩 롤러
215... 제1 안내 롤러 220... 진공 흡착부
230... 제2 필름 리와인더 231... 제2 보호 필름
233... 제2 리와인딩 롤러 235... 제2 안내 롤러
240... MEA 리와인더 241... MEA 리와인딩 롤러
250... 필름 언와인더 251... 언와인딩 롤러
252... 제3 안내 롤러 253... 제3 보호 필름
B... 가 접합 부위1 ... membrane-electrode assembly 3 ... electrolyte membrane
5 Electrode catalyst layer 6 Electrode membrane sheet
7 ... Sub gasket 100 ... Manufacturing apparatus
101 ... first sub gasket sheet 101a ... first electrode window
102 ... second sub gasket sheet 102a ... second electrode window
105 ... transfer line 106 ... conveyor
107 ... Conveyor roller 108 ... Conveyor belt
110 ... First sub gasket feeding part 111 ... First sub gasket roller
120 ... first cutting portion 121 ... first cutting roller
123 ... first supporting roller 130 ... electrode film loading portion
131 ... gripper 140 ... second sub gasket feeding part
141 ... second sub gasket roller 150 ... second cutting portion
151 ... second cutting roller 153 ... second support roller
160 ... joining portion 161 ... joining object
163 ... Envil 164 ... Support roller
165 ... Horn 167 ... pressure source
171 ... Ultrasonic vibration source 173 ... Booster
175 ... converter 177 ... driving source
180 ... MEA joint 181 ... hot roller
183 ... MEA sheet 210 ... First film rewinder
211 ... first protective film 213 ... first rewinding roller
215 ... first guide roller 220 ... vacuum adsorption part
230 ... second film rewinder 231 ... second protective film
233 ... second rewinding roller 235 ... second guide roller
240 ... MEA Rewinder 241 ... MEA Rewinding roller
250 ... film unwinder 251 ... unwinding roller
252 ... third guide roller 253 ... third protective film
B ...

Claims (11)

롤 형태로 감긴 제1 서브 가스켓 시트를 이송라인으로 풀어서 공급하는 제1 서브 가스켓 피딩부;
전해질막의 양면에 전극 촉매층을 형성하고 있는 전극막 시트를 상기 제1 서브 가스켓 시트에 구비된 전극창으로 로딩하는 전극막 로딩부;
롤 형태로 감긴 제2 서브 가스켓 시트를 풀어서 상기 전극막 시트 측으로 공급하는 제2 서브 가스켓 피딩부;
상기 제1 서브 가스켓 시트의 전극창 및 상기 제2 서브 가스켓 시트에 구비된 전극창 사이에 전극막 시트를 두고 이송라인을 따라 이송되는 접합 대상물의 외측에 설치되며, 상기 전극막 시트의 전해질막 가장자리 부분과 상기 제1 및 제2 서브 가스켓 시트를 가 접합하는 가 접합부; 및
상기 가 접합부에 의해 가 접합된 제1 서브 가스켓 시트, 전극막 시트 및 제2 서브 가스켓 시트를 한 쌍의 핫 롤러 사이로 통과시키며 접합하는 MEA 접합부;
를 포함하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.A first sub gasket feeding part for unrolling and feeding a first sub gasket sheet wound in a roll form into a feed line;
An electrode film loading unit for loading an electrode film sheet having an electrode catalyst layer on both sides of an electrolyte membrane into an electrode window provided in the first sub gasket sheet;
A second sub gasket feeding part for unrolling a second sub gasket sheet wound in a roll form and feeding the second sub gasket sheet to the electrode film sheet side;
And an electrode film sheet disposed between the electrode window of the first sub gasket sheet and the electrode window of the second sub gasket sheet, the electrode film sheet being provided outside the bonding object to be transported along the transport line, And the first and second sub gasket sheets are joined together; And
An MEA joint portion for passing and joining the first sub gasket sheet, the electrode film sheet and the second sub gasket sheet joined together by the joining portion through a pair of hot rollers;
Electrode assembly of the fuel cell. 제1 항에 있어서,
상기 가 접합부는,
상기 전극막 시트의 전해질막 가장자리 부분과 상기 제1 및 제2 서브 가스켓 시트를 초음파 진동으로서 가 접합하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.The method according to claim 1,
The abutment portion
Wherein an edge portion of the electrolyte membrane of the electrode membrane sheet and the first and second sub gasket sheets are bonded together as ultrasonic vibration. 제1 항에 있어서,
상기 가 접합부는,
상기 이송라인의 하측에 설치되며, 상기 접합 대상물을 지지하는 엔빌(anvil)과,
상기 이송라인의 상측에서 상기 엔빌에 대응하여 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 접합 대상물의 전해질막 가장자리 부분과 제1 및 제2 서브 가스켓 시트를 가압하는 혼(horn)과,
상기 혼에 연결되며, 상기 혼으로 초음파 진동을 제공하는 초음파 진동원
을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.The method according to claim 1,
The abutment portion
An anvil provided below the transfer line for supporting the object to be bonded,
A horn for moving the edge portion of the electrolyte membrane of the object to be bonded and the first and second sub gasket sheets so as to be movable in the up and down direction corresponding to the envelope at the upper side of the transfer line,
An ultrasonic vibrator connected to the horn for providing ultrasonic vibration by the horn,
Wherein the membrane-electrode assembly includes a membrane electrode assembly. 제3 항에 있어서,
상기 엔빌은,
상기 이송라인을 따라 주행하는 상기 접합 대상물과 접촉하며 회전되는 지지롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.The method of claim 3,
The above-
And a support roller which is rotated in contact with the bonding object traveling along the transfer line. 제4 항에 있어서,
상기 혼은,
상기 전극막 시트의 전해질막 가장자리 부분과 상기 제1 및 제2 서브 가스켓 시트를 가압원을 통해 150~250kPa의 가압력으로 가압하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.5. The method of claim 4,
The horn,
Wherein the electrolyte membrane edge portion of the electrode membrane sheet and the first and second sub gasket sheets are pressed with a pressing force of 150 to 250 kPa through a pressurizing source. 제5 항에 있어서,
상기 초음파 진동원은,
상기 혼에 연결되는 부스터(booster)와, 상기 부스터에 연결되는 컨버터(converter)로 구성되며, 100~200J의 초음파 진동을 상기 혼에 제공하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치. 6. The method of claim 5,
Wherein the ultrasonic vibration source comprises:
A booster connected to the horn, and a converter connected to the booster, wherein ultrasonic vibration of 100 to 200J is provided to the horn. 제3 항에 있어서,
상기 혼은,
상기 접합 대상물의 주행 방향으로 일정 구간 왕복 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.The method of claim 3,
The horn,
Wherein the membrane electrode assembly is provided so as to be capable of reciprocating in a predetermined section in a running direction of the object to be bonded. 제1 항에 있어서,
상기 전극막 로딩부는 상기 전극막 시트를 진공 흡착하는 한 쌍의 그리퍼를 포함하되,
상기 그리퍼는 상기 전극막 시트의 양측 단부를 진공 흡착하고, 상측을 향해 상호 반대 방향으로 틸팅 가능하게 설치되며, 상기 전극막 시트에 장력을 부여하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.The method according to claim 1,
Wherein the electrode film loading unit includes a pair of grippers for vacuum-adsorbing the electrode film sheet,
Wherein the gripper vacuum-adsorbs both end portions of the electrode membrane sheet and is provided so as to be tiltable in mutually opposite directions toward the upper side to apply tension to the electrode membrane sheet. . 제1 항에 있어서,
상기 제1 서브 가스켓 피딩부 측에 설치되며, 상기 제1 서브 가스켓 피딩부를 통해 피딩되는 상기 제1 서브 가스켓 시트에 상기 전극창을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성하는 제1 컷팅부와,
상기 제2 서브 가스켓 피딩부 측에 설치되며, 상기 제2 서브 가스켓 피딩부를 통해 피딩되는 상기 제2 서브 가스켓 시트에 상기 전극창을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성하는 제2 컷팅부
를 포함하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.The method according to claim 1,
A first cut portion provided on the first sub gasket feeding portion and continuously forming the electrode window at a predetermined distance on the first sub gasket sheet fed through the first sub gasket feeding portion,
And a second sub gasket sheet provided on the second sub gasket feeding part side and fed through the second sub gasket feeding part to continuously form the electrode window at a predetermined interval,
Electrode assembly of the fuel cell. 제9 항에 있어서,
상기 MEA 접합부의 후방 측에 설치되며, 상기 MEA 접합부에 의해 상기 제1 서브 가스켓 시트 상에 전극막 시트 및 제2 서브 가스켓 시트가 접합된 MEA 시트를 롤 형태로 감는 MEA 리와인더
를 포함하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.10. The method of claim 9,
A MEA rewinder which is provided on the rear side of the MEA joint and winds the MEA sheet on which the electrode sheet and the second sub gasket sheet are joined on the first sub gasket sheet by the MEA joint,
Electrode assembly of the fuel cell. 제10 항에 있어서,
상기 제1 서브 가스켓 피딩부 측에 설치되며, 상기 제1 서브 가스켓 시트의 보호 필름을 회수하여 롤 형태로 감는 제1 필름 리와인더와,
상기 제2 서브 가스켓 피딩부 측에 설치되며, 상기 제2 서브 가스켓 시트의 보호 필름을 회수하여 롤 형태로 감는 제2 필름 리와인더와,
상기 MEA 리와인더 측에 설치되며, 상기 MEA 시트 상으로 롤 형태의 보호 필름을 풀어서 공급하는 필름 언와인더
를 포함하는 연료전지의 막-전극 어셈블리 제조장치.11. The method of claim 10,
A first film rewinder provided on the first sub gasket feeding part side for winding the protective film of the first sub gasket sheet in a roll form,
A second film rewinder provided on the second sub gasket feeding portion side for winding the protective film of the second sub gasket sheet in a roll form,
A film unwinder provided on the MEA rewinder side to unroll and supply a roll protective film onto the MEA sheet,
Electrode assembly of the fuel cell.
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